RIFLESSIONI SUL TANARO
(A cura del Prof. Tiziano Rosi)

L'ambiente è come un motore: alcuni organi sono più importanti, altri meno, ma perché il motore funzioni è necessario che tutto il complesso sia regolato.

Se si bonifica una parte di fiume è necessario verificare che non si provochino dissesti a valle o a monte: non è più possibile intervenire sul fiume come è stato fatto sino ad oggi sanando localmente quelle porzioni più pericolose ma bisogna, dopo un serio studio di bacino, operare su tutta l'asta del fiume dalla sorgente alla confluenza o al deflusso in mare.

Acqua di pioggia è quella che, dopo aver saturato il suolo, si raccoglie in rivoli e canalicoli e, procedendo verso valle, dà origine all'erosione per ruscellamento. Tale fenomeno si innesca prevalentemente sui ripidi pendii della montagna e della collina con la formazione di acque selvagge che si trasmettono a valle costringendo ad interventi sempre più massicci di protezione dei territori di pianura di solito densamente abitati. Si è visto che, su pendici inclinate di 30°, le asportazioni di materiali sottili risultano essere quadruple rispetto all'asporto che si determina su pendii di 10°.

Vegetazione: l'efficacia protettiva della vegetazione è grandissima: apposite esperienze hanno indicato che da 1 metro quadrato di terreno variamente inclinato, nudo ed innaffiato abbondantemente, l'acqua cadente e dilavante asporta una quantità di materiale sottile da 30 a 60 volte maggiore che da un'uguale superficie di terreno erboso, anche con forti pendenze e la foresta od il bosco, con la più completa protezione offerta dalle chiome ha un effetto fino a 6 volte maggiore del rivestimento erboso.

2^ RIFLESSIONE

 L'equilibrio idrogeologico a valle dipende principalmente da un corretto uso del territorio a monte ivi impedendo l'azione denudatrice delle acque dilavanti. Oltre che negli eventi meteorici di particolare intensità dunque le cause che provocano la formazione di piene rovinose vanno ricercate nello stato dei suoli e nella regimazione delle acque delle parti alte del bacino: ecco perché gli studi idrologici non vanno effettuati solo localmente ma su tutta l'asta del fiume.

Bilancio idrico delle acque meteoriche: una frazione scorre alla superficie del suolo e giunge ad alimentare i corsi d'acqua, una frazione evapora, ed una frazione si infiltra. Di questa, una parte ritorna a giorno più a valle sotto forma di acqua sorgiva mentre una parte va perduta per processi chimici o perché penetra in profondità. Il rapporto tra acqua corrente, acqua evaporante ed acqua penetrante è tutt'altro che costante ma varia enormemente da luogo a luogo ed anche per uno stesso luogo nei vari periodi dell'anno.

Si dice coefficiente di deflusso di un corso d'acqua il rapporto fra la sua portata annuale ed il volume dell'acqua di precipitazione caduta annualmente nel suo bacino imbrifero. Tale coefficiente dipende:

- dal regime climatico;
- dalle condizioni topografiche e geologiche del bacino;
- dall'estensione e natura della vegetazione..

Nel regime climatico interessano particolarmente la durata e l'intensità delle piogge nelle varie stagioni; i fattori meteorologici dell'evaporazione; la temperatura ed i venti.

Le condizioni topografiche del bacino hanno ripercussioni sui deflussi non soltanto per la maggior o minor inclinazione dei versanti, la loro esposizione e altimetria, ma anche per la forma più o meno allungata o ramificata del bacino. Le condizioni geologiche hanno importanza riguardo alla maggior o minor consistenza delle pendici ed alla permeabilità delle rocce.

La presenza di una copertura vegetale rallenta il deflusso delle acque.

I fiumi delle regioni umide e fredde hanno alto coefficiente di deflusso uguale a 0,9; nei fiumi europei varia da 0,80 a 0,25. Il tempo di corrivazione è il tempo che impiega l'acqua a trasferirsi dal punto di caduta come pioggia al fiume di fondovalle (per il Po era di almeno un mese perché la massima parte della pioggia cadeva su terrazzamenti orizzontali, penetrava nel terreno, filtrava nel sottosuolo. Adesso invece il tempo di corrivazione è di qualche giorno: l'acqua scivola sulle cotiche erbose abbandonate, sulle strade quasi tutte bitumate e con scarse cunette, troppo spesso non pulite, su terreni disboscati; l'acqua trasporta a valle terriccio e fango non più trattenuti dalla vegetazione).

La portata di un corso d'acqua dipende non soltanto dalle condizioni climatiche e dalla natura del suo bacino, ma soprattutto dall'estensione di questo. In linea generale i fiumi di maggior portata sono quelli a bacino più vasto, hanno portata più regolare cioè con minori differenze di piena e di magra. Si definisce portata la quantità d'acqua che passa nell'unità di tempo attraverso una sezione trasversale al fiume: il valore viene espresso in metri cubi al secondo (Q = VS). Quindi, se la sezione non cambia, l'unico modo per aumentare la portata è quello di aumentare la velocità.

La portata solida è legata alla portata liquida e considera i materiali trascinati dalla corrente in piena (volume massimo). L'onda di torbida non coincide però con l'onda di piena ma precede quest'ultima.

3^ RIFLESSIONE

L'aumento di velocità comporta però anche un aumento della capacità erosiva sul fondo del fiume. Se il processo erosivo non viene contrastato, esso tende ad abbassare gli alvei. L'abbassamento degli alvei ha come conseguenza la variazione del rapporto fiume - falda, con maggior tendenza da parte di questa a venire drenata dal corso d'acqua.

Il movimento dell'acqua nei canali aperti si compie in modo diverso secondo la velocità e profondità della corrente e la natura del fondo: con velocità molto piccole e profondità minime il movimento è laminare, comparabile ad uno scivolamento, che porta ad aggirare gli ostacoli. In natura, nella vera corrente, le esperienze di laboratorio hanno mostrato che le particelle d'acqua non percorrono traiettorie rettilinee ma traiettorie a spirale molto allungate. Questi movimenti sono poi continuamente perturbati dagli urti con le scabrosità delle pareti e del fondo e contro gli ostacoli naturali o artificiali.

Per effetto dell'attrito contro il letto, la velocità cresce dal fondo verso la superficie e dalle pareti verso il mezzo o, per essere esatti, verso la parte ove la corrente ha maggiore profondità: se il corso d'acqua fa una curva, il filone si sposta verso la sponda esterna; se gonfia, non solo cresce la sua velocità ma la sua superficie si alza nel mezzo, mentre si deprime nel caso opposto. Un restringimento di sezione provoca un aumento di velocità presso il fondo e quindi un aumento della forza erosiva dell'acqua. Comunque, di regola, nei corsi d'acqua si registra un moto turbolento.

A velocità dell'acqua decrescente, per un certo diametro fissato, si ha dapprima erosione, poi trasporto, quindi deposito. Per una velocità costante del fluido i tre processi dipendono dalla grandezza dei granuli.

La velocità del corso d'acqua è data dalla formula (Chezy): V = CvRI ove

V= velocità del corso d'acqua; C= coefficiente di rugosità del letto;

R= S/P= raggio idraulico; I= pendenza; S= sezione del fiume;

P= perimetro bagnato ; Il fiume pertanto aumenta di velocità nelle seguenti condizioni:

- aumento di pendenza;

- diminuzione di scabrezza del suo letto;

- diminuzione del perimetro bagnato.

4^ RIFLESSIONE

Ogni intervento rivolto a modificare il primitivo assetto del fiume comporta quindi una interferenza nel suo equilibrio, interferenza che si manifesta in un cambiamento dei parametri di velocità e quindi di erosione, di trasporto e di sedimentazione.

Teoricamente il potere erosivo di una corrente è tanto maggiore quanto più le sue acque sono chiare e limpide. A parità di condizioni il potere erosivo diminuisce aumentando le sospensioni trasportate. Il potere erosivo cresce anche in funzione della velocità e precisamente in ragione del quadrato della velocità.

L'erosione agisce non solo in profondità ma anche lateralmente. L'erosione laterale si manifesta soprattutto quando il filone della corrente devia o serpeggia attaccando ora l'una ora l'altra sponda: è simmetrica nei corsi rettilinei, mentre nei tronchi tortuosi si manifesta soltanto sulla sponda concava. Mordendo il piede delle sponde, tende ad addentrarsi in esse causando uno scalzamento che finisce per far franare le parti sovrastanti. Il risultato è l'allargamento del fondo vallivo.

In date condizioni di pendenza e di attrito, ad ogni frammento corrisponde una velocità minima perché esso possa venire smosso dalla corrente. Tale velocità si chiama velocità limite. Ad ogni velocità corrisponde una separazione del materiale: quello che sta fermo e quello che procede. La velocità di una corrente diminuisce allorché essa si carica di materiale; ma la corrente non si può caricare al di là di un certo limite: raggiunto tale limite non avviene più escavazione ma neanche ancora deposito. Tra forza dell'acqua e resistenza si stabilisce un equilibrio. Tale stato di equilibrio dipende fondamentalmente dalla successione delle pendenze naturali. Lungo il percorso risulta un profilo longitudinale detto profilo di compensazione.

Ogni corso d'acqua tende a regolare il suo profilo longitudinale secondo il profilo di equilibrio in modo cioè che in ciascun punto vi sia equilibrio fra resistenza del fondo e forza erosiva. Tale profilo è una curva continua, concava verso il cielo, tangente al punto di sbocco del corso d'acqua detto appunto profilo di equilibrio.

Ogni allargamento della sezione trasversale della corrente obbliga la corrente a perdere di velocità e a depositare quindi il materiale più grossolano procedendo con minor quantità di materiale; reciprocamente ogni restringimento della sezione (o ad ogni aumento di portata) porta ad un aumento di velocità e quindi ad erosione del fondo.

Se il corso d'acqua si arricchisce di materiali sospesi si producono correnti di fango o di fango e pietrame: non è più l'acqua che trasporta il materiale è il materiale, imbevuto d'acqua che è divenuto scorrevole e si muove come una massa viscoso - fluida. A volte il volume della materia supera il volume dell'acqua e anche grossi massi possono essere travolti e sembrano galleggiare. Ha potenza di distruzione formidabile a causa dell'elevato peso specifico.

5^ RIFLESSIONE

L'acqua chiara ha maggiore potere erosivo dell'acqua ricca di trasporto solido, ma quest'ultima possiede enorme potenza distruttiva. Per evitare che il corso d'acqua si arricchisca di trasporto solido è necessario effettuare una regolare sistemazione spondale su tutta l'asta del fiume ed evitare che quest'ultimo scalzi le rive. Particolare importanza assumono le colture impostate ai margini del corso d'acqua: i pioppi, dotati di apparato radicale superficiale, vengono facilmente estirpati dalle piene insieme alle zolle che inglobano le radici (aumento di trasporto solido); al contrario si comportano i salici che, dotati di apparato radicale profondo, resistono alle piene, e, grazie alla loro costituzione, si flettono, non vengono sradicati e contemporaneamente frenano l'impeto delle acque.

I bacini torrentizi possono avere forme e caratteristiche svariate ma si possono distinguere tre parti che si succedono da monte a valle:

• il bacino di raccolta ha di solito forma di un emiciclo solcato da una rete di rii che convergendo vengono a costituire il torrente. La forma del bacino permette di raccogliere rapidamente la massa d'acqua che cade sopra una vasta superficie. Il bacino idrografico di un fiume è limitato, rispetto ai bacini contigui, da una linea di displuvio o spartiacque, che è quella linea al di qua e al di là della quale le acque di dilavamento sono convogliate a fiumi diversi.

• il canale di scarico può essere più o meno lungo ed incassato: esso guida le acque sino allo sbocco. Si ha prevalente trasporto della materia erosa.

• il cono di deiezione è la forma caratteristica della regione di deposito.

Anche nei bacini fluviali si distinguono tre parti:

• il tronco superiore, che risulta costituito dalla riunione di più torrenti e dove la pendenza è più consistente. Domina l'erosione vorticosa; il profilo trasversale della valle è a forma di V, mentre il profilo longitudinale è irregolare a curva rotta sovente da cascate e rapide.

• il tronco medio, che è caratterizzato da pendenza minore, profilo longitudinale sensibilmente regolato, con approssimativo equilibrio tra erosione e deposito. La valle, scavata in uno stadio anteriore, ha versanti più dolci ed il fondo si presenta allargato.

• il tronco inferiore, che presenta pendenze minime, con conseguenti limitate capacità di trasporto; la corrente diviene lenta e pigra ed ha spiccata tendenza a farsi tortuosa.

6^ RIFLESSIONE

Mentre nei torrenti sono ancora possibili opere di sistemazione idraulica isolate, poiché la notevole pendenza limita il loro effetto ad un breve tronco del corso d'acqua, sui fiumi non si può intervenire localmente: la progettazione delle opere deve essere studiata sull'intera asta fluviale tenendo conto che gli effetti di ciascuna si ripercuotono su tutto il corso fluviale.

Nei tratti a più debole pendenza, in corrispondenza delle grandi pianure alluvionali, gli alvei hanno decorso tortuoso, serpeggiante: alle tortuosità si dà il nome di meandri. Le anse dei meandri tendono ad ampliarsi: in corrispondenza di una curva, per la forza centrifuga, il filone della corrente si sposta verso la sponda esterna (concava). Verso la sponda interna (convessa) la velocità diminuisce e la corrente depone. Erosione e sedimentazione si compiono contemporaneamente sulla medesima sezione trasversale dell'alveo. L'ansa meandrica si protende sempre più per il concomitante retrocedere della sponda esterna erosa e l'avanzare della sponda opposta.

Lo sviluppo dell'ansa ha per conseguenza l'aumento della lunghezza dell'alveo e contemporaneamente la diminuzione della pendenza. Si determina cioè un progressivo rallentamento generale della corrente. E' facile che, giunta l'ansa al suo sviluppo massimo, in occasione di una piena che trova ostacolo al deflusso delle acque per la tortuosità dell'alveo, la corrente venga a tagliare il collo assottigliato dell'ansa. Tale fenomeno prende il nome di salto del meandro e non soltanto rettifica il corso ma determina spesso una piccola rapida dovuta all'accorciamento del percorso. Il solco meandrico si riduce ad una depressione semilunare che può restare o meno in comunicazione col fiume (tende in genere ad interrarsi). Esso, una volta ricolonizzato dalla vegetazione, maschererà parzialmente il primitivo percorso fluviale (paleoalveo) che una futura piena potrà sempre riattivare.

Molto importante per renderci conto della dinamica fluviale è il concetto di livello di base. Il livello di base dì un corso d'acqua è il livello corrispondente al suo punto di sbocco, sia questo in mare o in un lago o confluendo in un corso d'acqua maggiore. Si è visto che al livello di base è tangente la curva che corrisponde al profilo longitudinale d'equilibrio del corso d'acqua. L'evoluzione di un corso procede regolare ed indisturbata fin tanto che il livello di base rimane fisso. Se questo si abbassa il corso d'acqua deve raccordare il suo profilo ed intensifica l'attività erosiva (aumento di pendenza); se invece il livello di base si innalza si ristabilirà il raccordo con la sedimentazione.

Acquifero è il livello di un deposito che immagazzina acqua per porosità o fessurazione.

Alveo è la superficie topografica dei corsi d'acqua in cui si manifestano i processi di erosione, trasporto e sedimentazione.